南靖火车站於1901年4月20日设站水上乡水掘头(现水上站)，1910年配合南靖糖厂设厂运糖业务，将车站迁移现址，1920年改称水上站，1941年12月大地震时站房倒塌，1943年改建竣工，本站改称南靖站。南靖火车站於1942年以水泥建造，正门向内缩，右边厕所的造形与站房搭配，相当有趣。站内候车室，皆为木造，售票口、座椅乃至窗户等木造制品，历经时光的洗礼，显得古色古香。 车站内广阔的站场更诉说着从前光荣的历史。在站场内，即有一条侧线铁路通往南靖糖厂。但是，台糖铁路属76.2公分轨距，而台铁的轨距则是106.7公分，两种不同轨距的铁道用起来实属不便，於是出现了三轨铁道的设计，也就是外侧较宽的轨距适於台铁的货车行驶，内侧较窄的适合糖厂小火车行驶。在台湾南部的众火车站，只要离糖厂不远的，都有这种三轨设计的铁道，如:斗南、大林、新营等。但如今糖业盛景不再，糖厂小火车早已停摆，改用汽车运输。 水上乡当年的繁荣，可从「一个乡有三个车站」得知，由於南靖糖厂兴盛的业务，让水上火车站吃紧，而加盖南靖火车站，以舒缓水上火车站的问题。随後北回矿场的开挖，为解决运输业务的需求，再增建北回车站，繁华情景不难想像。难怪至今，仍是当地耆老津津乐道之事。 见证糖业兴衰的老车站，更是嘉义县纵贯铁路唯一还保存原貌的车站，迷人的怀旧魅力，值得前往一探究竟。